لطلاب العلوم تجريبية (باك ) برنامج العلوم الطبيعية

: باستعمال التركيب التجريبي الموضح في الوثيقة 1 من النشاط السابق (3) تم وضع معلق من الميتوكوندري في وسط غني بالأكسجين ثم حقنت كمية من حمض البيروفيك في الزمن (ز) تم قياس تركيز الأكسجين وCO2 عن طريق لا قطين النتائج المتحصل عليها مبينة في الوثيقة التالية :

حلل المنحنى مادا تستنتج

: بينت التجارب أن تحويل حمض البيروفيك إلى أستيل مرافق الأنزيم (أ) يتم بواسطة معقد إنزيمي كبير

. استخرج/
نوع التفاعلات التي تحدث
عدد جزيئات CO2 انطلاقا من جزيئة غلوكوز
عدد ونوع المرفقات الإنزيمية المرجعة خلال مراحل الدورة (حلقة كريبس ) ومرحلة التحضيرية انطلاقا من جزيئة غلوكوز واحدة
لخص تفاعلات المرحلة في معادلة بسيطة




الإجابة
/
/

1- تحليل المنحنى

من 1 الى 1,5 د (ز): ثبات كمية كل من O2 و CO2 في الوسط تقريبا .
بعد 1,5 د (ز): نلاحظ تناقص في كمية O2 دلالة على استهلاكه من قبل الميتوكندري . وتزايد في كمية CO2 دلالة على تشكله من تحولات حمض البيروفيك .

الإستنتاج

تم هدم حمض البيروفيك و امتصاص الأكسجين وطرح co2

2- نوع التفاعلات التي تحدث

التفاعل 1 : تثبيت الأستيل على مركب رباعي الكاربون
التفاعل 3 : يتم فيه عملية نزع كربوكسيل وأكسدة
وهو مايسمى بنزع الكربوكسيل التأكسدية
التفاعل 4 : فسفرة adp
التفاعل 5 : تفاعل أكسدة لمركب رباعي الكاربون
وإرجاع ناقل الهيدروجين fad+
التفاعل 6 : تفاعل أكسدة

3- عدد جزيئات co2 انطلاقا من جزيئة غلوكوز

2×2 = 4 جزيئات

4- عدد ونوع المرفقات الإنزيمية المرجعة
خلال مراحل الدورة (حلقة كريبس ) ومرحلة التحضيرية انطلاقا
من جزيئة غلوكوز واحدة

- 2(+4nadh.h)
- 2fadh.h

تمثل الوثيقة كمبة الاوكسجين 02 المستهلكة من معلقات ميتوكوندرى بعد اظافة مادة السيانور-تمنع انتقال الالكترونات في الغشاء الهيولى


مادا تستخلص من هده النتائج التجريبية علل اجابتك

بينما سمح تتبع تركيز البروتونات H+ في الوسط في وسط خال من ال02 من الحصول على المنحنى التالى

حلل المنحنى المحصل عليه
مادا تستنتج



الإجابة

/
/

التجربة (01)

- الاستخلاص :

استهلاك الأكسجين من طرف الميتوكوندري مرتبط
بحركة الالكترونات على مستوى الغشاء الداخلي للمتيوكوندري

- التعليل :

استهلاك الأوكسجين يتوقف عند توقف حركة
الالكترونات باضافة مادة السيانور

التجربة (02)

- تحليل المنحنى :

أدت اضافة شحنة من الأوكسجين إلى زيادة معتبرة و بسرعة
في تركيز الـH+ في الوسط الخارجي
( من 0 لتقارب 60 ) ثم تتناقص تدريجيا
الى أن تنعدم عند الزمن 300 ثانية

- الاستنتاج :
نستنتج أن زيادة تركيز الـH+ في الوسط الخارجي
تدل على خروج هذه H+ من الميتوكوندري في وجود الأوكسجين

يتم وضع حويصلات غشائية محتويـــــــة على كريات مذنبـــــة في اوسـا ط
مختلفــــــة من درجـــــة PHبوجود ADP و Pi . ويتم الكشف عن فســــــفرة
الـ ADP الى ATP في كل حالــــــــــة .
نتائـــــج التجــــارب مدونـــــة في الجـــــدول الموالــــــي :

استنتج شروط تركيب الatp






مكنت الدراسات المختلفة من تحديد الية حدوث الفسفرة التأكسد ية على الغشاء الداخلي للميتوكندري . والوثيقة التالية تلخص مراحل هذه الظاهرة :

1) باستغلال معطيات الوثيقة حـــــــــدد الالية
الفيزيائية لانتقال الالكترونات في السلسلـــــة
التنفسية معتمدا على قيم كمون الاكســــــــدة
الارجاعية ؟ 2) علل انخفاض PH خارج الميتوكندريا في
التجربة الثانية بالاستعانة بمخطط الفســـفرة
التأكسدية ؟ 3) احسب فرق كمون الاكسدة الارجاعية بين
الثنائيتين NAD+/ NADH.H+ والنا قل T2.
ماذا تستنتج؟ 4) اذا علمت ان هذا الفرق في الكمون يمــــثل
طاقة متحررة ، فيما تستعمل هذه الطاقـــــــة مستعينا بمخطط الفســــــــفرة التأكســــــدية ؟ 5) حدد المستقبل الاخير للالكترونات في السلسلة التنفسية ؟ وضح ذلك في معادلة كيميائية .



atp شروط تركيب ال /وجود فرق في تدرج تركيز البروتونات (فرق في قيمة الـ PH ).
ـ2/ وجود الكريات المذنبة ( انزيم ATP سنتا ز ) .


1) ان انتقال الالكترونات منnadh.h+ الى الناقل النهائي o2 يكون من كمون اكسدة وارجاع منخفض (- 0.32 v) الى كمون اكسدة و ارجاع مرتفع (+0.84v) .....يحرر طاقة .

2) انخفاض قيمة الـ phخارج الميتوكندري في التجربة الثانية يكون نتيجة انتقال البروتونات عبر نواقل الالكترونات والبروتونات الى خارج الميتوكندري مسببة في زيادة تركيز البروتونات فانخفاض قيمةph الوسط الخارجي

.3) – 0.32 v لـ nadh.h+ الفرق يتمثل بـ 0,37 فولط وهو فرق معتبر ....اي هناك v + 0.05 لـ t2 انخفاض معتبر في طاقة الالكترون السؤال المطروح : ما هو مصير هذه الطاقة ؟

4) تستغل تلك الطاقة المحررة في اخراج البروتونات عكس تدرج التركيز (نقل فعال )

.5) المستقبل الاخير للالكترونات في السلسلة التنفسية هو الاوكسجين o2 .

نحضن خميرة في محلول غلوكوز في وسط مغلق ثم نتتبع تغيير تركيز كل من الاوكسجين وثانى اوكسيد الكربون و الايثانول في الوسط

مادا تستنتج من تحليلاتك لمنحنيات الوثيقة
قدم ادن تعريفا اوليا للتخمر

تزرع نفس الخميرة 0.2غ في وسطين يحتويان على نفس كمية الجلوكوز 5غ/ل احدهما هوائي و الثانى لا هوائي
تاخد عينات من الوسطين لفترات منتظمة لتطور عدد الخميرة من خلال قياس شفافية الوسط



مادا نقصد بشفافية الوسط
استخرج العلاقة بين تطور الخميرة والطاقة المتحررة و طريقة هدم االجلوكوز



الإجابة

/
/

1- الإستنتاج :

تقوم الخميرة باستهلاك الغلوكوز اذ تعطي في غياب O2
غاز CO2 و مادة عضوية تتمثل في الإيثانول

2- تعريف التخمر :

احدى صور التنفس اللاهوائي حيث تتحلل المواد العضوية (كالسكر)
لاهوائيا‍ً والناتج عن هذا التفاعل هو الكحول الاثيلي (الايثانول)

3- نقصد بشفافية الوسط :
هو مقدار الضوء الذي يعبر الوسط فهو في هذه الحالة يعبر عن عدد
الخلايا المتكاثرة فكلما كان التكاثر سريع لعدد خلايا الخميرة
كبير قَلَة شفافية الوسط و العكس صحيح

4- العلاقة بين تطور الخميرة والطاقة
المتحررة و طريقة هدم االجلوكوز:

أن شفافية الوسط تكون كبيرة في الوسط اللاهوائي بمعنى تكاثر ضئيل لخلايا
الخميرة مما يدل على توفر كمية قليلة منالطاقة المحررة و هذا لا يفسر الا بالهدم
الجزئي لمادة الأيض ( الغلوكوز ) و العكس صحيح .

سمحت المشاهدة بالمجهرالالكتروني النافذ (م .ا.ن.) بوضع الاشكال الموضحة في الوثيقة الموالية :


ما العلاقة بيـــــن الميتوكوندري و تهويــــــــة وسط الزرع في حالة التخمر ؟
استنتج اذا مقر التخمر .
يتطلب استمرار التحلل السكري تجديد نواقل الهيدروجين ، تلخص الوثيقة الموالية هذه الالية :

ــ كيف يتم تجديد المرافقــاتالانزيمية لاستمرار التحـلل السكري وتركيب الـــATP خلال عملية التخمر؟
ــ قارن الية تجديد المرافقــات الانزيمية في كل من التنفس والتخمر ؟
مثل بمعادلة اجمالية بسيطة ظاهرة التخمر انطلاقا من جزيئة غلوكوز واحدة ؟




الإجابة

/
/

1- العلاقة بيـن الميتوكوندري و تهويـة
وسط الزرع في حالة التخمر :

تظهر الميتوكوندريات في الخلايا المزروعة في الوسط اللاهوائي
قليلة العدد وغير نامية ( صغيرة الحجم وذات أعراف غير متطورة )
و يدل ذلك على أنها غير وظيفية

2- استنتاج مقر التخمر:

يكون مقر تفاعلات التخمر
هيالوبلازم خلية الخميرة

3- كيفية تجديد المرافقـات الانزيمية لاستمرارالتحـلل
السكري وتركيب الـــATP خلال عملية التخمر:

ان تجديد افلكترونات والبروتونات ناتج عن ارجاع مادة أيضية
متمثلة في الأستيل ألدهيد ( مركب ثنائي الكربون )
الناتج عن نزع CO2 من حمض البيروفيك

4ــ مقارنة الية تجديد المرافقـات الانزيمية
في كل من التنفس والتخمر:
يتم في الحالتين هدم الغلوكوزعلى مستوى الهيالوبلازم
بطرقة مماثلة و ينتج عنه :
- جزيئتان من حمض البيروفيك
- جزيئتان من ATP
- ناقلان مرجعان هما NADH;H

5- المعادلة :

C6H12O6 = 2CO2 + 2CH3CH2OH + 2ATP

يعتبر كل من التنفس والتخمر ظاهرتــــان تعملان على تحرير الطاقة ولكن مدودهما
جد مختلف كما تبينه الوثيقة المجـــــاورة .


حدد كمية الطاقة الناتجة عن هدم جزيئة واحدة من الغلوكوز اثناء كل الية ؟
استنتج المردود الطاقوي في الاليتين





ـ تتشكل من كل جزيئة غلوكوز في التنفس 38 جزيئة atp .
ــ تتشكل من كل جزيئة غلوكوز في التخمر 2 جزيئة atp .
ــ المول الواحد من الغلوكوز تحمل طاقة مقدارها 2860 كيلو جول .
ــ المول الواحد من الـatp تحمل طاقة مقدارها 30.5 كيلو جول

2 ـ المردود الطاقوي :
في التنفس : 38 * 30.5 * 100 / 2640 = 40.52 بالمئة اما الباقي فضياع طاقوي على شكل حرارة
في التحمر : 2 * 30.5 * 100 / 2640 = 2.13 بالمئة
اما الباقي فضياع طاقوي على شكل حرارة و على شكل طاقة كامنة في الجزئيات الناتجة من الكحول

ـ التنفس ظاهرة حيوية تُهدم خلالها الركيزة (مادة التفاعل ) العضوية كليا في وجود الأكسجين و يتم خلالها تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة للركيزة (مادة التفاعل ) إلى مادة أيضية وسطية : ATP التي تمثل شكل الطاقة القابلة للاستعمال من طرف الخلية لمختلف نشاطاتها .
ـ يحدث هدم الركيزة العضوية حسب المعادلة الإجمالية:
C6H12O6 + O2 + H2O  CO2 + H2O + E
- يتم هدم الركيزة العضوية داخل الميتوكوندري..
- تبدي الميتوكوندريات بنية مجزأة يحيط بها غلاف مزدوج يتألف من غشاءين بلازميين ، يرسل الداخلي منهما نتوءات تدعى الأعراف الميتوكوندرية التي يرتبط عددها بالشروط الهوائية للوسط.
- يشغل تجويف الميتوكوندري مادة أساسية.
ـ يتميز الغشاء الداخلي للميتوكوندري بوجود , نواقل البروتونات و/ أو الإلكترونات التي تشكل سلاسل الأكسدة و الإرجاع و وجود الـATP سنتيتاز .
ـ تحتوي المادة الأساسية على عدة أنزيمات من نوع نازعات ثاني أكسيد الكربون ، نازعات الهيدروجين , التي تستعمل عوامل مساعدة مُؤكسدة (NAD+ و FAD ) ، و الـATP
ـ يستعمل الغلوكوز من طرف الخلية على شكل مفسفر (C6-P )
ـ على مستوى الهيولى:
يُهَدم الغلوكوزـ فوسفات إلى جزيئتين من حمض البيروفيك (C3) خلال ظاهرة كيموحيوية: التحلل السكري (الغلكزة )
- يرافق التحلل السكري بـ:
▪ أكسدة مادة التفاعل بأنزيمات نازعات الهيدروجين التي تسمح إرجاع نواقل الهيدروجين : إنها تفاعلات الأكسدة و الإرجاع .
▪ فسفرة الـADP إلى الـ ATP
يمكن تلخيص حصيلة التحلل السكري كما يلي :
C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP
2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 NADH,H+
ـ على مستوى المادة الأساسية :
- يهدم حمض البيروفيك إلى مادة أيضية وسطية: أستيل مرافق الإنزيم-أ- و هذا
بـ :
▪ نزع ثاني أكسيد الكربون، تحت تأثير أنزيمات نازعات ثاني أكسيد الكربون مؤديا إلى تحرير CO2 E. CO2= 0) )
▪ نزع الهيدروجين ، تحت تأثير أنزيمات نازعات الهيدروجين مع إرجاع نواقل الهيدروجين
- يرتبط جذر الأستيل مرافق الأنزيم ـ أ ـ مع مستقبل رباعي الكربون C4 ليعطي مركبا سداسي الكربون (C6)
يطرأ على المركب C6 سلسلة من العمليات يتم فيها نزع ثاني أكسيد الكربون ( مؤدية إلى تمعدن الركيزة ( مادة التفاعل ) العضوية إلى CO2 ) وسلسلة من العمليات يتم فيها نزع الهيدروجين مؤدية إلى إرجاع نواقل الهيدروجين .
تشكل مجموع هذه التفاعلات حلقة كريبس يتم خلالها تجديد المركب C4 و فسفرة الـADP إلىATP في وجود الفوسفور اللاعضويPi)).
ـ ينتج عن كل حلقة (حلقة كربس )
- جزيئتان من CO2
- جزيئة واحدة من ATP
- جزيئة واحدة من FADH2
- ثلاث جزيئات من+ NADH,H
*على مستوى الغشاء الداخلي للميتوكوندري
- تعطي النواقل المُرجعة (+ NADH,H ) و FADH2) ) الإلكترونات لسلسلة الأكسدة و الإرجاع ،التي تكون فيها مختلف النواقل مرتبة حسب كمون الأكسدة و الإرجاع متزايد إنها السلسلة التنفسية.
- يكون ثاني الأكسجين (O2 ) المستقبل النهائي للإلكترونات في السلسلة التنفسية.
يرتبط ثاني الأكسجين المرجع مع البروتونات الموجودة في المادة الأساسية لتشكيل الماء :
O2 + 4é + 4H+  2H2O
- تسمح تفاعلات الأكسدة و الإرجاع التي تتم على طول السلسلة التنفسية بضخ البروتونات من المادة الأساسية نحو الفراغ بين الغشائين مولدا بذلك تدرجا للبروتونات في هذا المستوى.
- يتم تشتت هذا التدرج الإلكتروكيميائي
( البروتونات المتراكمة في الفراغ بين الغشائين) بسيل ( تدفق ) عائد من البروتونات نحو المادة الأساسية بالانتشار عبر الـ ATP سنتيتاز .
- تسمح الطاقة المتحررة من سيل البروتونات بفسفرة ADP إلى ATP في وجود الفوسفات اللاعضوي (Pi) في مستوى الكرات المذنبة إنها الفسفرة التأكسدية.

طرأ على مادة التفاعل العضوية في غياب الأكسجين هدم جزئي و ينتج عن ذلك تحويل جزئي للطاقة الكيميائية الكامنة الموجودة في الجزيئة الاصلية .
و بالتالي تكون الطاقة الناتجة المحصل عليها ضئيلة مقارنة بالطاقة التي نتحصل عليها في وجود الأكسجين ( تقريبا أقل من 20 مرة )
ـ يؤدي دخول الغلوكوز في عملية التحلل السكري مماثلة للتنفس إلى تشكيل :
▪ جزيئتان من حمض البيروفيك
▪ جزيئتان من الـ ATP
▪ ناقلان مرجعان للبروتونات : + NADH,H
- يحدث لجزيئات حمض البيروفيك في الشروط اللاهوائية تخمرا كحوليا ( في حالة الخمائر) .
ـ إن استمرار التحلل السكري وبالتالي تركيب الـ ATP يمر بإعادة تجديد نواقل الهيدروجين ( NADH,H+ إلى NAD ) الناتجة عن إرجاع مادة أيضية وسطية (مركب C2 ) الناجمة عن نزع ثاني أكسيد الكربون من حمض البيروفيك
الرسومات المطلوبة/
* يضع رسما تخطيطيا يمثل فيه مجموع ظواهر عملية التنفس الخلوي في حالة أن مادة التفاعل هي الغلوكوز.
* يبني على المستوى الخلوي حصيلة المواد التي تدخل و المواد التي تخرج
التي تصاحب التحولات الطاقوية

منقور للفائدة
ابو حفص أستاذ علوم طبيعية::
::المستوى :الثانوية::